Crecimento de Cristais

ObjetivoCrescer vários tipos de cristais pelo método da solução supersaturada.

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DescriçãoEsse é um projeto bastante demorado, podendo levar semanas ou meses. Portanto, só escolha essa sugestão se tiver bastante tempo até a data da Feira. No entanto, com jeito e paciência você poderá crescer cristais tão bonitos como esses vistos ao lado. E esses cristais servirão para vários outros projetos que descreveremos depois. Cristais podem ser crescidos artificialmente por várias técnicas. Vamos descrever, a seguir, como você pode crescer bons cristais pelo método de solução supersaturada.

Soluções supersaturadas.Um sal como o cloreto de sódio, nosso velho sal de cozinha, dissolve bem em água e a solução é transparente. Mas, se adicionarmos sal em quantidade muito grande, ultrapassando um certo valor dito "de saturação", a solução fica turva e o excesso de sal se deposita no fundo do vidro. Uma solução nesse estado é dita "supersaturada". O valor de saturação depende da temperatura da solução. Água quente dissolve melhor que água fria. Uma solução supersaturada na temperatura ambiente, pode voltar a ficar transparente se aquecida a 50 ºC, por exemplo. E aí, surge um fato novo. Deixando esta mesma solução resfriar lentamente, sem nenhuma agitação, ela pode voltar à temperatura ambiente e continuar transparente, sem precipitado. Nesse caso, a solução está a ponto de precipitar, em equilíbrio instável. Qualquer perturbação pode quebrar esse equilíbrio e a solução se turvar novamente. É exatamente essa instabilidade que se aproveita para o crescimento de cristais. Colocando um pequeno cristalzinho do mesmo sal nessa solução supersaturada, partículas do sal que estão prestes a se precipitar podem aderir às paredes do cristal, fazendo-o crescer. Esse cristalzinho é a "semente" de crescimento do cristal. Crescendo cristais em soluções supersaturadas. Para crescer cristais você precisará dos sais, de recipientes adequados, de água destilada, uma balança, um termômetro e um bocado de paciência. Os sais podem ser adquiridos em lojas de produtos químicos ou obtidos, no queixo, de seu professor de química ou de um professor da universidade mais próxima. Os recipientes podem ser vidros de geleia ou doce, de boca larga e tampa de enroscar. Consiga vários deles, de tamanhos diversos, e limpe-os com muito cuidado. Daremos, a seguir, receitas para o crescimento de vários tipos de cristais pelo método das soluções supersaturadas. Começaremos com o Alúmen que é um dos mais fáceis de crescer. É bom começar por ele para não perder a paciência e conseguir resultados encorajadores em pouco tempo. A receita para esse cristal será dada com mais detalhe. As demais são semelhantes. Alúmen (Sulfato de Alumínio e Potássio dodecahidratado) SOLUÇÃO SUPERSATURADA: 20 gramas por 100 mililitros de água. (1 ml = 1 cc) SAL ADICIONADO: 4 gramas por 100 mililitros de água. Preparando uma solução saturada. A melhor forma de preparar uma solução saturada é deixar uma solução supersaturada depositar seu excesso de sal no fundo do vidro. A quantidade de sal dada acima produz uma solução supersaturada a temperatura ambiente (27 ºC). Use, por exemplo, 400 ml de água destilada em um de seus vidros e ponha 80 g do sal nessa água, a temperatura ambiente. Mexa bem e observe que não consegue dissolver o sal completamente. Espere algumas horas até que todo o excesso se precipite e a solução fique clara. Essa solução está saturada pois seu excesso de sal se precipitou. Passe a solução para outro vidro, com cuidado para que o sal do fundo não vá junto. Cubra esse novo vidro para evitar evaporação. Retire o sal depositado, ponha-o em um pires limpo, espere que ele seque e guarde-o para uso futuro. Se algum cristalzinho bem formado aparecer nesse precipitado guarde-o para usar como semente. Preparando uma semente.

Uma semente pode ser preparada pondo um pouquinho de sua solução saturada em um vidro pequeno e deixando-a evaporar em um lugar seguro. Pequenos cristais se formarão no fundo desse vidro. Esses são candidatos a semente. Pegue-os com uma pinça e separe os melhores, sem defeitos e sem incrustações. A semente escolhida será amarrada na ponta de uma linha fina e resistente e pendurada em um cartão com 3 furinhos que deverá se ajustar completamente à tampa do vidro onde o cristal será crescido. Ajuste o cartão com a linha e a semente na parte interna da tampa e guarde para usar logo mais.

Crescendo o cristal.Agora você tem uma solução saturada e uma semente. Está pronto para crescer seu cristal. Aqueça a solução saturada até uns 50 ºC e dissolva nela a quantidade adicional de sal mencionada acima (4 g para cada 100 ml). Deixe esfriar sem mexer e, quando a solução estiver uns 3 ºC acima da temperatura ambiente, enrosque a tampa com a semente pendurada de modo que fique pelo meio do vidro. Pronto. Agora basta ter paciência e não perturbar o cristal enquanto cresce. O vidro de crescimento deve ficar em um lugar de temperatura constante e sem vibrações. Um armário que não é usado, em local abrigado, é uma boa pedida. Todo dia você pode dar uma olhadinha para ver como andam as coisas. Quando achar que o tamanho do cristal está bom, tire-o do vidro e seque-o em uma toalha de papel. Não é boa prática pegar o cristal com os dedos pois o suor pode corroer a superfície. Ha figura do início desta página, o alúmen é o cristal branco que está na mão, entre o dedo mindinho e o seu vizinho.

Outros cristais.Damos, a seguir as receitas para outros cristais. O procedimento geral é o mesmo que no caso do alúmen. Tartrato de Sódio e Potássio (Sal de Rochelle). SOLUÇÃO SUPERSATURADA: 130 g por 100 ml de água. SAL ADICIONADO: 9 g por 100 ml de água. Esse é um cristal bem fácil de crescer. Na figura do início é aquele cristal enorme e transparente que está atrás dos outros. Como ele cresce muito ligeiro às vezes fica difícil evitar aglomerações. Outro problema é que a solubilidade desse sal varia muito com a temperatura. Tente manter a temperatura do crescedor o mais constante possível. Um método que pode funcionar é colocar o vidro do crescedor dentro de um grande depósito com água, uma bacia, por exemplo. Ferricianeto de Potássio (Prussiato vermelho). SOLUÇÃO SUPERSATURADA: 46 g de sal por 100 ml de água. SAL ADICIONADO: alguns grãos. Também é fácil de crescer. Não se preocupe com o nome cianeto. Esse material não é tóxico. Mesmo assim, você não deve ingerílo, pois pode ter uma bela indisposição estomacal. Na figura, esse cristal é aquele vermelhão que fica na ponta do dedo do cotoco. Acetato de cobre monohidratado. SOLUÇÃO SUPERSATURADA: 10 g de sal por 100 ml de água. SAL ADICIONADO: alguns grãos. Esse é um cristal um pouco mais difícil de crescer que os anteriores. Como é muito bonito, vale a pena o esforço de crescê-lo. Na figura, é aquele cristal violeta que está bem na ponta do dedo mindinho. Acetato de cálcio e cobre hexahidratado. Esse cristal é formado com dois compostos: o óxido de cálcio e o acetato de cobre monohidratado, usado no cristal anterior. Use o seguinte processo. Ponha 22,5 g de óxido de cálcio em 200 ml de água, acrescente 48 g de ácido acético glacial e misture até ficar transparente. Se necessário, filtre a solução. Em outro vidro, dissolva 20 g de acetato de cobre em 150 ml de água quente. Misture as duas soluções em outro vidro, cubra e deixe descansar por 1 dia. A partir desse ponto, proceda como anteriormente. Esse é um belo cristal e vale a pena o esforço de crescê-lo. Na figura, é aquele cristal azul escuro que está bem na frente dos demais.

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AnáliseO crescimento de cristais em solução supersaturada utiliza a dependência da solubilidade dos sais com a temperatura. O diagrama ao lado ajuda a entender o método usado. Ele representa uma curva de solubilidade típica para um sal. Na parte de baixo da curva, a solução tem pouco sal e é subsaturada. Todo o sal se dissolve, nesse caso. Na parte de cima, a solução é supersaturada: o sal não se dissolve totalmente e parte dele se precipita. A curva entre as duas regiões indica o estado de saturação. No método de crescimento descrito acima, começamos com uma solução subsaturada (ponto A). Aquecemos a solução levando-a para o ponto B, mais subsaturada ainda. Nessa temperatura, adicionamos sal levando a solução ao ponto C, ainda subsaturada. Deixando a temperatura cair gradualmente, a solução vai ao ponto D, onde deve estar supersaturada. É aí que se dá o equilíbrio instável que mencionamos acima. A solução está prenhe, no ponto certo de crescer um cristal. Nesse ponto você planta sua semente e espera alguns dias pelo seu rebento (não precisa esperar nove meses).

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MaterialSais adquiridos em firmas de produtos químicos ou em algum laboratório de química de seu colégio ou da universidade mais próxima. Balança que meça gramas. Termômetro. Vários vidros de geleia ou doce, com tampas de enroscar. Água destilada. Toalhas e filtros de papel. Um aquecedor de algum tipo. O melhor mesmo é uma placa de aquecimento própria para laboratório, mas, o velho fogão da cozinha de sua casa pode quebrar o galho. Cuidado para não se queimar.

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DicasNão coma esses sais nem beba as soluções! É claro que você não vai fazer uma besteira dessas, mas temos a obrigação de avisar. Durante todo a manipulação lave bem as mãos. Os sais costumam aderir à pele e contaminar as sementes, comprometendo todo o processo. Às vezes, a semente se dissolve na solução, em vez de crescer. Isso indica que a solução está subsaturada. Comece tudo de novo, usando um pouco mais de sal adicionado. Crescer cristais é como cultivar uma horta. Dá trabalho, exige paciência e uma boa mão mas, quando se pega o jeito, costuma-se ficar viciado. Leve suas soluções com cristais em crescimento para seu estande na Feira, além dos melhores cristais que cresceu e dos sais utilizados. Leve também uma lupa para mostrar detalhes de seus cristais. Referência Esse projeto foi inspirado pelo livro "Crystals and Crystal Growth", de Alan Holden e Phylis Singer. A figura com os cristais que mostramos no início foi tirada desse excelente livro. Como é uma publicação da Doubleday, de 1960, é improvável encontrá-lo nas livrarias. Talvez exista na biblioteca da Universidade mais próxima. Consulte também os mecanismos de busca da Internet. fonte: http://www.seara.ufc.br/sugestoes/fisica/espec1.htm

História da Tabela Periódica

A Tabela Periódica  atualmente adotada no mundo inteiro segue padrões estabelecidos pela IUPAC (sigla em inglês da União Internacional de Química Pura e Aplicada), mas a elaboração essencial dela envolveu o trabalho de várias pessoas ao longo de muitos anos. Embora o químico russo Dmitri Mendeleiev seja frequentemente citado como o inventor da Tabela Periódica, outros cientistas antes dele já vinham tentando elaborar um sistema de classificação dos elementos químicos.

Elementos como a prata, o ouro, o cobre e o chumbo já eram conhecidos desde os tempos antigos, mas a primeira descoberta científica de um elemento só aconteceu em 1669, quando o alquimista Henning Brand descobriu o fósforo. Nos próximos 200 anos após essa descoberta, dezenas de outros elementos foram encontrados na natureza. Com isso surgiu a necessidade de organizá-los, e então os cientistas iniciaram a busca por propriedades que servissem como critério de classificação.

Dalton e as massas atômicas

Elementos em ordem crescente de massas atômicas

A primeira tentativa de organização foi feita no início do século XIX, pelo químico e físico inglês John Dalton. Nessa época, os valores aproximados das massas atômicas de alguns elementos já tinham sido estabelecidos.

Dalton listou os elementos conhecidos em ordem crescente de massas atômicas, descrevendo as propriedades de cada um e os compostos formados por eles. Entretanto, essa classificação não fazia sentido, já que deixava bastante afastados entre si elementos com propriedades muito semelhantes. Os próprios valores das massas atômicas eram duvidosos, pois foi Dalton mesmo quem os calculou baseado em dados imprecisos. O cientista tomou o hidrogênio, que experimentalmente já havia sido verificado como o elemento mais leve conhecido, e atribuiu a ele um “peso nocional relativo” igual a 1. As massas dos demais elementos foram estabelecidas em relação ao hidrogênio, e esse método resultou em muitos erros.

As tríades de Döbereiner

Em 1829, foi a vez do químico alemão Johann Wolfgang Döbereiner dar sua contribuição à ciência. Döbereiner analisou os elementos cálcio, estrôncio e bário, e percebeu que a massa do átomo de estrôncio correspondia, aproximadamente, à média dos valores das massas atômicas do cálcio e do bário. O químico observou que essa relação também se dava em outra tríades, como enxofre/selênio/telúrio e cloro/bromo/iodo.

Döbereiner foi o primeiro cientista a relacionar os elementos químicos conhecidos com base em um determinado critério, entretanto, suas observações não foram tidas como relevantes pela comunidade científica da época. Uma das falhas do seu método é que muitos metais não podiam ser agrupados em tríades.

O parafuso telúrico de Chancourtois

Mais tarde, em 1862, o geólogo francês Alexandre Chancourtois propôs o modelo que ficou conhecido como parafuso telúrico. Em uma espiral desenhada na face externa de um cilindro ele organizou os elementos químicos em ordem crescente de massas atômicas. O cilindro era dividido por linhas verticais em 16 faixas, de modo que os elementos que possuíam propriedades semelhantes apareciam uns sobre os outros dentro dessas faixas. Esse modelo relacionava as propriedades dos elementos químicos às posições que eles ocupavam na sequência. O problema era que havia elementos que, apesar de estarem em posição correta na ordem crescente, apresentavam propriedades diferentes dos demais elementos situados na mesma faixa, o que invalidava o padrão. Por isso o parafuso telúrico despertou pouco interesse.

Parafuso telúrico proposto por Chancourtois

A Lei das Oitavas de Newlands

Uma outra ideia foi a do químico inglês John Alexander Newlands, que se inspirou na música. Sabe-se que em uma sequência crescente de sete notas iniciada em dó, a oitava nota é dó novamente e depois dela a sequência se repete. Em 1864, Newlands elaborou uma periodicidade semelhante a essa para ser aplicada aos elementos químicos. Ele enfileirou os elementos conhecidos na época em linhas horizontais, sete em cada linha, em ordem crescente de massas atômicas. As linhas eram posicionadas umas sobre as outras. O primeiro elemento de cada uma era o oitavo em relação à linha anterior e tinha as mesmas propriedades do primeiro elemento dessa linha anterior. O mesmo acontecia com o segundo elemento, o terceiro, e assim sucessivamente. Nessa forma de classificação, a cada oito elementos as propriedades se repetiam, por isso a proposta de Newlands recebeu o nome de Lei das Oitavas.

Elementos organizados conforme a Lei das Oitavas

Entretanto, o modelo só se mostrava coerente até chegar ao cálcio e não valia para os elementos que vinham depois dele conforme a ordem crescente de massas atômicas. A tentativa de associar aquímica à música rendeu a Newlands o desprezo da Sociedade Química de Londres. Apesar disso, hoje ele é reconhecido como o cientista que trouxe a noção de periodicidade para o campo da química, e seu trabalho é tido como precursor do de Mendeleiev.

A Tabela Periódica dos Elementos de Mendeleiev

Dmitri Mendeleiev

Dimitri Ivanovich Mendeleiev  foi um químico russo que ficou conhecido como o pai da Tabela Periódica. Sua dedicação à sistematização dos elementos químicos começou em 1860, quando ele iniciou um trabalho de agrupamento dos elementos de acordo com suas propriedades comuns. A essa altura, já se sabia que os elementos tinham massas atômicas diferentes e era comum organizá-los em ordem crescente de massas atômicas. Mas Mendeleiev acreditava que isso não era tudo. Certa ocasião, após ter passado alguns dias revisando exaustivamente todo o seu conhecimento químico e as tentativas de sistematização já feitas por outros cientistas, ele começou a escrever  os elementos agrupando-os conforme as propriedades químicas que eles apresentavam. O problema era que essa classificação juntava elementos de massas atômicas muito distantes entre si.

Ao mesmo tempo em que se sentia desanimado por saber que o padrão de organização observado em sua tentativa não se aplicava a todos os elementos conhecidos na época, Mendeleiev intuía que tal padrão não emergia por acaso. Afinal de contas, Chancourtois (que propôs o “parafuso telúrico”) também havia percebido um padrão e também havia esbarrado no mesmo problema: o fato dele não se aplicar a todos os elementos. Mendeleiev confiava no conhecimento químico de Chancourtois e não acreditava que ele pudesse estar errado, por isso continuou seguindo as mesmas pistas, mas sem sucesso.

As coisas começaram a ficar mais claras para Mendeleiev quando ele teve a ideia de associar a classificação dos elementos ao seu jogo de cartas preferido: o jogo de paciência. Foi então que ele tomou uma série de fichas de papel e começou a escrever em cada uma delas o nome de um elemento, acompanhado de sua massa atômica e propriedades químicas. Terminado o “baralho” de elementos químicos, Mendeleiev começou a ordenar os cartões como se faz no jogo de paciência: os elementos de propriedades químicas semelhantes eram como cartas pertencentes ao mesmo naipe, e dentro de cada um desses “naipes” a ordem crescente de massas atômicas era como a ordem numérica crescente das cartas. A ironia é que ele chamou esse jogo de “paciência química” sem saber que precisaria realmente de muita paciência em sua jornada. Depois de organizados os cartões, o químico percebeu que sua intuição estava conduzindo-o na direção certa, mas ainda assim a “paciência química” era imperfeita. Foi então que, vencido pelo cansaço, adormeceu sobre a mesa de estudo e teve um sonho. “Vi num sonho uma tabela em que todos os elementos se encaixavam como requerido. Ao despertar, escrevi-a imediatamente numa folha de papel”, contou Mendeleiev depois.

O sonho mostrou ao cientista como se encaixavam os conhecimentos que ele já tinha mas não conseguia articular conscientemente. Ao acordar e transpor para o papel o que havia sonhado, Mendeleiev percebeu a lógica por trás do esquema: quando os elementos são listados em ordem crescente de massas atômicas, as propriedades químicas apresentadas por eles se repetem periodicamente. Por essa razão, ele chamou o modelo de Tabela Periódica dos Elementos.

Duas semanas depois de ter feito a descoberta, Mendeleiev apresentou-a à comunidade científica publicando o artigo intitulado “Um sistema sugerido dos elementos”. O ano era 1869. A princípio, a Tabela listava os elementos verticalmente em ordem crescente de massas atômicas, e na horizontal os agrupava segundo suas propriedades químicas.

Tabela Periódica do Elementos elaborada por Mendeleiev

A Tabela Periódica, de certa forma, incorporava os modelos anteriores propostos por Döbereiner, Chancortouis e Newlands, mesmo que a validade desses padrões só fosse verificada em determinados trechos da Tabela. Além disso, nela se encaixavam todos os elementos conhecidos na época. Mas Mendeleiev ainda percebia incoerências em seu modelo. Uma delas eram os elementos que, embora estivessem no mesmo grupo que outros elementos de propriedades semelhantes, tinham massa atômica que não se encaixava na ordem crescente. Nesses casos, Mendeleiev desafiou a ciência ao defender que o problema não estava em seu sistema de classificação, e sim no cálculo da massa atômica do elemento, que estava errada.

Outra aparente falha da Tabela Periódica era a inexistência de elementos que apresentassem determinados valores de massas atômicas necessários à continuidade da sequência crescente. Para esse problema o cientista adotou uma solução simples, mas ousada: deixava lacunas correspondentes a eles e continuava a sequência com os elementos conhecidos. Ele tinha certeza de que os elementos correspondentes às lacunas existiam, apenas não tinham sido descobertos ainda. Sua segurança era tanta que o químico arriscou até mesmo prever as propriedades de alguns daqueles elementos desconhecidos, baseando seus palpites na massa atômica que eles deveriam ter e na posição que a lacuna ocupava na Tabela.

A Tabela Periódica de Meyer

Graças à agilidade com que publicou sua proposta de classificação dos elementos, Mendeleiev ficou conhecido como o criador da Tabela Periódica. Mas a verdade é que, alguns anos antes dele, houve outro cientista que elaborou um modelo bastante parecido. Em 1864, o químico alemão Julius Lothar Meyer estudou a relação entre as massas e os volumes atômicos dos elementos e construiu um gráfico baseado nessas duas grandezas. A partir desse estudo, Meyer elaborou uma classificação periódica dos elementos, levando em consideração as propriedades apresentadas por eles. A linha de investigação seguida por ele era bem próxima à de Mendeleiev e os resultados obtidos pelos dois foram bastante parecidos.

Mas por que o trabalho de Meyer acabou ofuscado pelo de Mendeleiev, que só veio chegar a conclusões consistentes cinco anos mais tarde? A resposta é simples: porque Meyer duvidou de suas conclusões. O químico alemão levou muito tempo revisando seus resultados e só os publicou cerca de um ano depois. Além disso, depois da publicação, Meyer hesitou diante dos questionamentos da comunidade científica, que lançava dúvidas sobre a aparente desordem dos elementos, a inadequação de alguns elementos aos grupos em que apareciam e a falta de elementos para tornar o esquema coerente. Já Mendeleiev foi capaz de desafiar saberes já estabelecidos e defendeu sua descoberta com convicção.

Apesar da firmeza com que Mendeleiev defendia sua Tabela Periódica, a comunidade científica não se deixou convencer de que aquele modelo estava totalmente correto, pois havia inconsistências evidentes nele. Uma delas era a posição de determinados elementos com valores de massa atômica bem próximos mas com propriedades muito diferentes. Problemas como esse levaram os cientistas a desconfiarem que talvez a massa atômica não fosse uma variável adequada para servir de critério de organização dos elementos.

Moseley e os números atômicos

Henry Moseley

No início do século XX, por volta de 1913, o físico inglês Henry Gwyn-Jeffreys Moseley examinou os espectros dos raios-X característicos de cerca de 40 elementos. Neste estudo, descobriu que todos os átomos de um mesmo elemento químico tinham carga nuclear idêntica, o que indicava que possuíam o mesmo número de prótons em seus núcleos. O número de prótons que um elemento possui em seu núcleo corresponde ao seu número atômico. O físico observou que quando os elementos eram colocados em ordem crescente de números atômicos, suas propriedades se repetiam periodicamente.

Não levou muito tempo para que Moseley chegasse à conclusão de que o número atômico podia ser usado como critério de organização dos elementos químicos, em vez da massa atômica. A aplicação desse padrão corrigiu as falhas existentes nas tabelas de Mendeleiev e de Meyer. As poucas lacunas que ainda persistiram na Tabela foram preenchidas mais tarde por alguns elementos descobertos e outros sintetizados em laboratório. Assim chegou-se a uma versão da Tabela Periódica muito parecida com a que temos atualmente, composta por linhas chamadas de períodos (ou níveis) e colunas chamadas de famílias (ou grupos).

Períodos da Tabela Periódica (ou níveis) – São as linhas horizontais. Os períodos são sete, numerados de cima para baixo. A quantidade de elementos em cada período varia muito: o primeiro possui apenas dois elementos, enquanto o sexto possui 32. Isso porque nele são contados os 14 elementos da série dos lantanídeos, embora essa série seja representada abaixo da tabela principal, como um bloco destacado. O mesmo acontece com o sétimo período, que tem 32 elementos, 14 deles representados à parte, na série dos actinídeos.

Famílias da Tabela Periódica (ou grupos) – São as linhas verticais. Já foram designadas por algarismos romanos e letras, mas hoje a IUPAC recomenda que sejam numeradas simplesmente de 1 a 18, da esquerda para a direita.

Desde a contribuição de Moseley, o número atômico foi consolidado como critério básico da Tabela Periódica, válido até hoje. A Tabela vem sendo alterada apenas pela adição de elementos descobertos ou sintetizados e pelo ajuste dos valores das massas atômicas quando se chega a um valor mais preciso.

Seaborg e os elementos transurânicos

Glenn Seaborg

A última grande alteração aplicada à Tabela Periódica foi resultado do trabalho de Glenn Theodore Seaborg. Dentro do Projeto Manhattan, que trabalhava para desenvolver a bomba atômica, Seaborg foi chefe da divisão que lidava com os elementos transurânicos (ou seja, os elementos com número atômico superior a 92, que é o número atômico do urânio). Ao lado de E. M. McMillan, J. W. Kennedy e A. C. Wahl, o cientista americano descobriu o plutônio. Depois descobriu outros quatro elementos transurânicos e participou da descoberta de mais cinco.

Em 1944, Seaborg levantou a hipótese de que os elementos com número atômico superior ao do actínio (que é igual a 98) formavam uma série de elementos semelhante à série dos lantanídeos. A partir dessa hipótese foi possível explicar propriedades químicas de alguns elementos já conhecidos e até a de outros que ainda não tinham sido identificados. Em 1945, o cientista publicou uma versão da Tabela Periódica que incluía os elementos transurânicos recentemente descobertos. A configuração dessa Tabela diferia da anterior por trazer a série dos actinídeos abaixo da série dos lantanídeos. Em 1951, Seaborg recebeu o Prêmio Nobel de Química. O elemento 106 Tabela Periódica chama-se seabórgio em homenagem a ele.

Fonte:http://www.tabelaperiodicacompleta.com/historia-da-tabela-periodica

Transporte

Transporte Ativo  

Neste processo, as substâncias são transportadas com gasto de energia, podendo ocorrer do local de menor para o de maior concentração (contra o gradiente de concentração). Esse gradiente pode ser químico ou elétrico, como no transporte de íons. O transporte ativo age como uma “porta giratória”. A molécula a ser transportada liga-se à molécula transportadora (proteína da membrana) como uma enzima se liga ao substrato. A molécula transportadora gira e libera a molécula carregada no outro lado da membrana. Gira, novamente, voltando à posição inicial. A bomba de sódio e potássio liga-se em um íon Na⁺ na face interna da membrana e o libera na face externa. Ali, se liga a um íon K⁺ e o libera na face externa. A energia para o transporte ativo vem da hidrólise do ATP.

Transporte acoplado

Muitas membranas pegam carona com outras substâncias ou íons, para entrar ou sair das células, utilizando o mesmo “veículo de transporte". É o que ocorre por exemplo, com moléculas de açúcar que ingressam nas células contra o seu gradiente de concentração. Como vimos no item anterior, a bomba de sódio/potássio expulsa íons de sódio da célula, ao mesmo tempo que faz os íons potássio ingressarem, utilizando a mesma proteína transportadora (o mesmo canal iônico), com gasto de energia. Assim, a concentração de íons de sódio dentro da célula fica baixa, o que induz esses íons a retornarem para o interior celular. Ao mesmo tempo, moléculas de açúcar, cuja concentração dentro da célula é alta, aproveitam o ingresso de sódio e o “acompanham” para o meio intracelular. Esse transporte simultâneo, ocorre com a participação de uma proteína de membrana “cotransportadora” que, ao mesmo tempo em que favorece o retorno de íons de sódio para a célula, também deixa entrar moléculas de açúcar cuja concentração na célula é elevada. Note que a energia utilizada nesse tipo de transporte é indiretamente proveniente da que é gerada no transporte ativo de íons de sódio/potássio.

fonte: http://www.sobiologia.com.br/

Tipos de Fermentação

Levedura - Fungo unicelular utilizado na fabricação de pães, bebidas alcoólicas em geral. A fermentação é um processo utilizado na fabricação de bebidas alcoólicas, pães e outros alimentos. Hoje sabemos que os processos fermentativos resultam da atividade de microorganismos, como as leveduras e certas bactérias. Diferentes organismos podem provocar a fermentação de diferentes substâncias. O gosto rançoso da manteiga, por exemplo, se deve a formação de ácido butírico causado pelas bactérias que fermentam gorduras. Já as leveduras fermentam a glicose e as bactérias que azedam o leite fermentam a lactose.

 Fermentação Alcoólica

As leveduras e algumas bactérias fermentam açucares, produzindo álcool etílico e gás carbônico (CO₂), processo denominado fermentação alcoólica.

Na fermentação alcoólica, as duas moléculas de ácido pirúvico produzidas são convertidas em álcool etílico (também chamado de etanol), com a liberação de duas moléculas de CO₂ e a formação de duas moléculas de ATP.

Esse tipo de fermentação é realizado por diversos microorganismos, destacando-se os chamados “fungos de cerveja”, da espécie Saccharomyces cerevisiae. O homem utiliza os dois produtos dessa fermentação: o álcool etílico empregado há milênios na fabricação de bebidas alcoólicas (vinhos, cervejas, cachaças etc.), e o gás carbônico importante na fabricação do pão, um dos mais tradicionais alimentos da humanidade. Mais recentemente tem-se utilizado esses fungos para a produção industrial de álcool combustível.

Os fungos que fermentam também são capazes de respirar aerobicamente, no caso de haver oxigênio no meio de vida. Com isso, a glicose por eles utilizada é mais profundamente transformada e o saldo em energia é maior, 38 ATP, do que os 2 ATP obtidos na fermentação.

Fermentação Lática

Os lactobacilos (bactérias presentes no leite) executam fermentação lática, em que o produto final é o ácido lático. Para isso, eles utilizam como ponto de partida, a lactose, o açúcar do leite, que é desdobrado, por ação enzimática que ocorre fora das células bacterianas, em glicose e galactose. A seguir, os monossacarídeos entram nas células, onde ocorre a fermentação.

Cada molécula do ácido pirúvico é convertido em ácido lático, que também contém três átomos de carbono.  

O sabor azedo do leite fermentado se deve ao ácido lático formado e eliminado pelos lactobacilos. Oabaixamento do pH causado pelo ácido lático provoca a coagulação das proteínas do leite e a formação do coalho, usado na fabricação de iogurtes e queijos.

Fermentação láctica no homem!

Você já deve ter ouvido que é comum a produção de ácido lático nos músculos de uma pessoa, em ocasiões que há esforço muscular exagerado. A quantidade de oxigênio que as células musculares recebem para a respiração aeróbia é insuficiente para a liberação da energia necessária para a atividade muscular intensa. Nessas condições, ao mesmo tempo em que as células musculares continuam respirando, elas começam a fermentar uma parte da glicose, na tentativa de liberar energia extra. O ácido láctico acumula-se no interior da fibra muscular produzindo dores, cansaço e cãibras. Depois, uma parte desse ácido é conduzida pela corrente sanguínea ao fígado onde é convertido em ácido pirúvico.

Fermentação Acética

As acetobactérias fazem fermentação acética, em que o produto final é o ácido acético. Elas provocam o azedamento do vinho e dos sucos de frutas, sendo responsáveis pela produção de vinagres.

Fonte: http://www.sobiologia.com.br/

Ciclo do Carbono

As plantas realizam fotossíntese retirando o carbono do CO₂ do ambiente para formatação de matéria orgânica. Esta última é oxidada pelo processo de respiração celular, que resulta em liberação de CO2 para o ambiente. A decomposição e queima de combustíveis fósseis (carvão e petróleo) também libera CO₂ no ambiente. Além disso, o aumento no teor de CO₂ atmosférico causa o agravamento do "efeito estufa" que pode acarretar o descongelamento de geleiras e das calotas polares com conseqüente aumento do nível do mar e inundação das cidades litorâneas.     

          

Efeito estufa

O Efeito Estufa é a forma que a Terra tem para manter sua temperatura constante. A atmosfera é altamente transparente à luz solar, porém cerca de 35% da radiação que recebemos vai ser refletida de novo para o espaço, ficando os outros 65% retidos na Terra. Isto deve-se principalmente ao efeito sobre os raios infravermelhos de gases como o Dióxido de Carbono, Metano, Óxidos de Azoto e Ozônio presentes na atmosfera (totalizando menos de 1% desta), que vão reter esta radiação na Terra, permitindo-nos assistir ao efeito calorífico dos mesmos.

Nos últimos anos, a concentração de dióxido de carbono na atmosfera tem aumentado cerca de 0,4% anualmente; este aumento se deve à utilização de petróleo, gás e carvão e à destruição das florestas tropicais. A concentração de outros gases que contribuem para o Efeito de Estufa, tais como o metano e os clorofluorcarbonetos também aumentaram rapidamente. O efeito conjunto de tais substâncias pode vir a causar um aumento da temperatura global (Aquecimento Global) estimado entre 2 e 6 ºC nos próximos 100 anos. Um aquecimento desta ordem de grandeza não só irá alterar os climas em nível mundial como também irá aumentar o nível médio das águas do mar em, pelo menos, 30 cm, o que poderá interferir na vida de milhões de pessoas habitando as áreas costeiras mais baixas. Se a terra não fosse coberta por um manto de ar, a atmosfera, seria demasiado fria para a vida.

As condições seriam hostis à vida, a qual de tão frágil que é, bastaria uma pequena diferença nas condições iniciais da sua formação, para que nós não pudessemos estar aqui discutindo-a.

O Efeito Estufa consiste, basicamente, na ação do dióxido de carbono e outros gases sobre os raios infravermelhos refletidos pela superfície da terra, reenviando-os para ela, mantendo assim uma temperatura estável no planeta. Ao irradiarem a Terra, parte dos raios luminosos oriundos do Sol são absorvidos e transformados em calor, outros são refletidos para o espaço, mas só parte destes chega a deixar a Terra, em consequência da ação refletora que os chamados "Gases de Efeito Estufa" (dióxido de carbono, metano, clorofluorcarbonetos- CFCs- e óxidos de azoto) têm sobre tal radiação reenviando-a para a superfície terrestre na forma de raios infravermelhos.

Desde a época pré-histórica que o dióxido de carbono tem tido um papel determinante na regulação da temperatura global do planeta. Com o aumento da utilização de combustíveis fósseis (Carvão, Petróleo e Gás Natural) a concentração de dióxido de carbono na atmosfera duplicou nos últimos cem anos. Neste ritmo e com o abatimento massivo de florestas que se tem praticado (é nas plantas que o dióxido de carbono, através da fotossíntese, forma oxigênio e carbono, que é utilizado pela própria planta) o dióxido de carbono começará a proliferar levando, muito certamente, a um aumento da temperatura global, o que, mesmo tratando-se de poucos graus, levaria ao degelo das calotes polares e a grandes alterações a nível topográfico e ecológico do planeta.

fonte: http://www.sobiologia.com.br/conteudos/bio_ecologia/ecologia29.php

TEXTO: BINÓCULOS PARA A MENTE

BINÓCULOS PARA A MENTE

Texto: Lilavate Izapovitz Romanelli

Doutora em Metodologia do Ensino de Ciências pela UNICAMP/SP e professora do Colégio Técnico e do Cecimig/UFMG

Revista: Presença Pedagógica

Julho/Agosto 1995

páginas: 38 - 41

“Uma das habilidades mais altamente desenvolvidas

na civilização ocidental contemporânea é a de dissecar: a decomposição de problemas em seus menores

componentes possíveis. Somos bons nisso. Tão bons que freqüentemente esquecemos de reunir as partes de volta”

(Alvin Tofler, na introdução ao livro de PRIGOGINES e STENDERS, - 1984)

    Por vezes nos damos conta de que a natureza de nossas reflexões sobre o átomo - “o invisível”- é semelhante à natureza de nossas cogitações sobre o universo - “o inatingível”. De longe as estrelas bem podem ser átomos. Não é o seu brilho resultante das reações nucleares entre prótons e nêutrons? Nesse sentido, reconhecemos serem de grande significado as considerações de Morin, escritas a propósito de anunciar novas maneiras de observar as coisas.

    "Num primeiro relance, o brilho de um céu estrelado nos espanta por sua desordem. Vemos uma selva de estrelas, espalhadas ao acaso. Contudo, se olharmos a segunda vez, uma inabalável ordem cósmica surge: a cada noite, aparentemente sempre e para a eternidade, existe o mesmo céu estrelado, cada estrela em seu lugar, cada planeta acompanhando o seu infalível ciclo. Mas, se olharmos pela terceira vez, uma nova e formidável desordem é introjetada naquela ordem: vemos então um universo em expansão, em dispersão, onde estrelas nascem, explodem e morrem juntas. Assim nós precisamos de uma espécie de binocularidade mental, pois nós vemos um universo que se organiza a si mesmo enquanto se desintegra.”

(MORIN, 1984).

     O homem sempre foi inquieto em sua busca por elementos permanentes. Ao longo deste último século, ele tem-se visto frente a espantosas descobertas sobre o universo como um todo e como partes. Antes, o fogo, a água; depois as moléculas. Quando da descoberta da radioatividade, os átomos não foram mais considerados como indivisíveis blocos construtivos dos materiais. A crença na permanência da matéria ficou abalada. Com os recursos atualmente disponíveis, tanto já se desenvolveu na investigação das partículas subatômicas que a “descrição” dos materiais passou a depender de concepções muito mais abstratas que a de próton, nêutron e elétron.

Como bem destacou Heisemberg, se desejamos compor uma imagem da natureza das partículas subatômicas, não podemos mais ignorar os processos físicos pelos quais obtivemos conhecimento sobre elas. Não podemos

    “falar do comportamento das partículas independentemente do processo de observação. Como uma conseqüência final, a lei, matematicamente, transformada em teoria quântica, não mais vai lidar com partículas elementares propriamente ditas, mas com o nosso conhecimento sobre elas. Não é mais possível perguntar se essas partículas existem ou não em espaço e tempo objetivamente, portanto os únicos processos aos quais podemos nos referir são aqueles que representam a interação das partículas com algum outro sistema físico como, por exemplo, o instrumento de medida.”(HEISEMBERG, 1962).

A matemática, portanto, é transparente quanto à descrição de nosso conhecimento sobre o comportamento de partículas elementares, mas não quanto a seu comportamento propriamente.
    Disso resulta pelo menos uma conseqüência na interpretação das equações. Sendo elas funções que podem até se transformar em figuras em perspectivas que promovem a visão tridimensional, a representação das funções (as figuras) passa a significar o comportamento das partículas. São assim geradas, por exemplo, as figuras que representam os orbitais s, p e d. Essas figuras são tidas, pois, como a representação do modelo da realidade. Sobre essa circunstância, Capra expressa claramente nosso temor, ao afirmar que
“na medida em que a nossa representação da realidade é muito mais fácil de se aprender que a realidade propriamente dita, tendemos a confundi-las e a fazer com que nossos conceitos e símbolos se tornem equivalentes à realidade.”(CAPRA,1983)
 Em boa hora devemos nos lembrar do aforismo de Einstein:
    “Até onde as leis da matemática se refiram à realidade, elas estão longe de construir algo certo; e, na medida em que constituem algo certo, não se referem à realidade.”
Sentimo-nos, atualmente, envolvidos com um conhecimento que não busca mais desvendar os segredos da natureza, mas sim, estabelecer um diálogo com o mundo. Ao nos dispormos nessa nova ordem mental, nossas reflexões promovem mais facilmente correlações entre a estrutura microscópica (atômica) e a estrutura macroscópica que é diretamente acessível à nossa percepção.
     Ainda que admitamos a possível instabilidade da concepção das partículas do mundo microscópico, as incertezas dos eventos naturais ou a dialógica presença da ordem e desordem, somos, definitivamente, herdeiros de uma cultura científica estabelecida pela busca do conhecimento da última e mais íntima partícula constitutiva dos materiais.
    Para aqueles que se atribuem a difícil tarefa de “ensinar o átomo”, é desejável que configurem seu trabalho no trânsito permanente entre o “conceber” a partícula e o “observar” os fenômenos que ocorrem com os materiais. Entre o imaginável e o perceptível, o invisível e o visível, o certo e o incerto, estaremos nos expondo ao exercício de conviver com o lógico e com o contraditório e, talvez, com o simples e o complexo ou com a ordem e a desordem.

Podemos, então, cogitar que há algo mais revelador na observação e estudo das transformações das coisas do que nas coisas, no processo de busca do conhecimento do que no conhecimento.
   O desafio na descrição de alguns parâmetros, algumas formas de abordagem que nos sirvam de passaporte entre os dois pólos de nossa natureza. Pensar (a partícula) e observar (os materiais) são ações interligadas e envolvem atividades que ultrapassam o uso de conceitos da visão. É preciso “operar” sobre objetos, sobre as coisas, construir ou desenvolver ações que nos devolvam às mesmas coisas (objetos e nós mesmos) afetivamente transformados (afetados). Esta reflexão nos remete às palavras de Bohr: a ciência sempre pressupôs a existência do homem e “devemos nos conscientizar do fato de que não somos simples observadores, mas também atores no palco da vida” (citado por HEISEMBERG, 1983)

Referências bibliográficas

CAPRA, Fritjof. O Tao da Física. São Paulo, Cultrix, 1983.
HEISENBERG, Werner. The physicist’s conception of nature. London, The Scientific Book Guild, 1962. (tradução nossa)
MORIN, Edgard. The fourth vision: on the place of the observer. In: Disorder and Order: Proceedings of the Stanford International Symposium, Sept. 14 - 16, 1981. Edited by Paisley Livingston, USA, 1984. (tradução nossa)
PRIGOGINE, Ilya, STENDER, Isabelle. Order out of chaos - Man’s new dialogue with nature. New York, Bartam Books, 1984.

Trabalho sobre receptores das células ganha o Nobel de Química 2012

Dois cientistas norte-americanos ganharam o Prêmio Nobel de Química de 2010 por mostrarem como as células do corpo respondem a estímulos, como por exemplo uma injeção de adrenalina, um trabalho que pode ajudar no desenvolvimento de remédios mais eficientes, anunciou o comitê da premiação nesta quarta-feira.

A Academia Real Sueca de Ciências disse que o prêmio de 1,2 milhão de dólares foi para Robert Lefkowitz e Brian Kobilka pela descoberta do trabalho dos receptores acoplados à proteína G, que são as entradas das células para reagir com mensagens químicas.

"Cerca de metade de todos os medicamentes agem através desses receptores, entre eles os beta bloqueadores, anti-histamínicos e vários tipos de medicamentos psiquiátricos", disse o comitê.

Descobrir melhores formas de alcançar os receptores é uma área de extrema importância para as indústrias farmacêutica e de biotecnologia.

Lefkowitz disse, numa entrevista coletiva por telefone, que estava dormindo quando recebeu o telefonema da Suécia.

"Eu não escutei. Preciso confessar que eu durmo com protetor de ouvido para dormir. Então minha mulher me deu uma cotovelada. Foi assim, surpresa e choque total", disse.

Sven Lidin, professor de química inorgânica na Universidade Lund e presidente do comitê, disse em entrevista coletiva que a descoberta foi fundamental no desenvolvimento de pesquisas médicas.

"Saber o que eles (os receptores) parecem e como eles funcionam vai nos fornecer as ferramentas para fazer remédios com menos efeitos colaterais", afirmou.

O Nobel de Química foi o terceiro a ser anunciado este ano. Os prêmios nas áreas de Ciência, Literatura e Paz foram entregues pela primeira vez em 1901, seguindo o testamento do empresário inventor do dinamite, Alfred Nobel. 

EFE

Robert Lefkowitz, da Universidade de Duke, foi um dos vencedores do Nobel de Química 2012

EFE

Trabalho de Brian Kobilka (foto) e Robert Lefkowitz ajudaram a desenvolver medicamentos melhores

Fonte:http://ultimosegundo.ig.com.br/ciencia/2012-10-10/nobel-de-quimica-2012.html

        http://adaoreinaldo.blogspot.com.br/search/label/Qu%C3%ADmica%20Sint%C3%A9tica

Elementos Químicos presentes no Corpo Humano (Fórmula do Corpo Humano)

Na atualidade, sabe-se que os elementos químicos são distribuídos em nosso corpo nas seguintes porcentagens:

Oxigênio (O) – 65% - constituinte da água e das moléculas orgânicas (que contem carbono e hidrogênio, 
produzidos por um sistema vivo). E necessário para a respiração celular, que produz trifosfato de adenosina 
(ATP), uma substancia química muito rica em energia.

Carbono (C) – 18,5% - encontrado em toda a molécula orgânica.

Hidrogênio (H) – 9,5% - constituição da água, de todos os alimentos e da maior parte das moléculas orgânicas.

Nitrogênio (N) – 3,2% - componente de todas as proteínas e ácidos nucleicos: O acido desoxirribonucleico (DNA)
 e o acido ribonucleico (RNA).

Cálcio (Ca) – 1,5% - contribui para a rigidez de ossos e dentes; necessário para muitos processos corporais,
 por exemplo, coagulação sanguínea e contração muscular. Ele fica na membrana e “decide” o que entra nos 
ossos e o que sai deles. Encontrado no queijo, leite, iogurte, vegetais verdes folhosos e peixe.

Fósforo (P) – 1,0% - é o guardião dos genes e forma a proteína que estoca energia no corpo. Componente
 de muitas proteínas, ácidos nucleicos e trifosfato de adenosina (ATP), necessário para a estrutura normal de
 ossos, dentes e produção de energia. Encontrado em laticínios, peixes, carnes vermelhas e cereais integrais.

Potássio (K) – 0,4% - Na forma de cátion (K+) mais abundante dentro das células; importante na condução
 de impulsos nervosos e na contração muscular. Sua falta ou excesso pode fazer o coração parar. Encontrado
 nas frutas e vegetais frescos, especialmente banana, couve, batata e pão integral.

Enxofre (S) – 0,3% - elimina metais pesados, como mercúrio ou chumbo, altamente prejudiciais ao organismo.
 Componente de muitas proteínas.

Cloro (Cl) – 0,2% - o do contra. Neutraliza as cargas positivas dos fluidos, que sempre devem ser neutros. 
É o ânion mais abundante (partícula negativamente carregada, Cl–) fora das células.

Sódio (Na) – 0,2% - é o controlador das águas mantendo o volume do sangue em circulação no organismo. 
Na forma de cátion (Na+) mais abundante fora das células; essencial no sangue para manter o equilíbrio de 
água; necessário para a condução de impulsos nervosos e contração muscular. Encontrado em carnes, peixes,
 leguminosas 
(lentilha), cereais integrais e vegetais.

Iodo (I) – 0,1% - controla o fluxo de energia do corpo, ligando-se aos hormônios produzidos pela tireoide.

Ferro (Fe) – 0,1% - Na forma de cátions (Fe+2 e Fe+3) são componentes da hemoglobina (proteína carregadora
do oxigênio do sangue) e de algumas enzimas necessárias para a produção de ATP, capta oxigênio dos pulmões
 e carrega para o restante do corpo, através do sangue. Encontrado em carnes, aves, músculos e leguminosas 
(feijão).

Magnésio (Mg) – 0,1% - sem ele o ATP não poderia guardar energia na célula. Necessário para muitas enzimas 
funcionarem apropriadamente. Atua na formação de anticorpos e alivio do estresse. Encontrado nos cereais 
integrais, soja, legumes e frutas (maca e limão).

Zinco (Zn) – 0,0025% - ele contribui para que o gás carbônico fique no estado liquido, não permitindo a entrada 
de gás no sangue, o que seria fatal. Responsável também pela cicatrização e atividade das enzimas.

Cobalto (Co) – 0,0004% - componente da vitamina B 12, uma das formadoras das células vermelhas do sangue.

Cobre (Cu) – 0,0003% - não deixa você derreter, pois regula a liberação de energia, produzida pelo nosso 
organismo. Produção de melanina e formação de glóbulos vermelhos do sangue. Encontrado no fígado, 
cereais integrais, legumes e frutas (pera).

Manganês (Mn) – 0,0001% - auxilia no crescimento e “ajuda” o selênio a expulsar os radicais livres 
(que promovem o envelhecimento).

Molibdênio (Mo) – 0,00002% - cria a boa gordura e auxilia na eliminação de radicais livres.

Flúor (F) – 0, 00001% - dá boas mordidas, pois protege os dentes. Encontrado na água, frutos do mar, peixes e chá.

Cromo (Cr) – 0,000003% - “ajuda” a insulina, hormônio produzido pelo pâncreas, que metaboliza o açúcar no corpo.

Selênio (Se) – inferior a 0,000003%, faz parte das enzimas destruidoras de radicais livres.

Alumínio (Al), Boro (B), Estanho (Sn), Silício (Si) e Vanádio (V) – São elementos traços em menor concentração. 
(Não encontrada a utilidade no corpo humano).

FONTE:

LivroDidático Público: Química / vários autores. Curitiba: SEED-PR,2006 – pg. 248

http://adaoreinaldo.blogspot.com.br/2012/05/elementos-quimicos-presentes-no-corpo.html